## Sistem Monitoring Konsumsi Daya Listrik Jarak Jauh Berbasis Internet of Things

## Jefri Lianda, Dolly Handarly, Adam
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bengkalis Jalan Batin Alam, Sungai Alam, Bengkalis, Riau,Indonesia jefri@polbeng.ac.id

## Abstrak
Teknologi Internet  of  Things (IoT)  dapat  mempermudah  aktifitas  manusia  dalam  melakukan  proses  pengendalian dan pemantauan suatu perangkat. Seperti pada proses pemantauan konsumsi daya listrik pada sebuah gedung. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menerapkan teknologi IoT pada sistem monitoring konsumsi daya listrik. Sistem ini dilengkapi  dengan  sensor  ZMPT101B,  SCT  013-000,  dan Ethernet  Shield .  Sensor  ZMPT101B  digunakan  untuk mengukur    amplitudo  tegangan  AC,  sedangkan  sensor  SCT  013-000  merupakan  sensor  yang  digunakan  untuk mengukur arus AC. Ethernet Shield digunakan untuk mengirim data dari mikrokontroler Arduino Uno R3 ke internet. Sistem  monitoring  ini  kemudian  dapat  diakses  menggunakan  antarmuka  Ubidots.  Hasil  pengujian  sensor  tegangan menunjukan  tingkat  akurasi  sebesar  98,93%,  pengujian  sensor  arus  memiliki  tingkat  akurasi  sebesar  95,66%,  dan pengujian konsumsi daya listrik memperlihatkan tingkat akurasi sebesar 97,56%. Parameter daya listrik ini juga dapat dipantau melalui perangkat antarmuka Ubidiots dengan menggunakan akses internet.
Kata kunci: IoT, monitoring, ZMPT101B, Ubidots

## Abstract
Internet  of  Things  (IoT)  technology  can  facilitate  human activities  in  the  process  of  controlling  and  monitoring a device.  As  in  the  process  of  monitoring  electrical  power  consumption  in  a  building.  This  study  aims  to  design  and implement IoT technology in electric power consumption monitoring systems. This system is equipped with ZMPT101B, SCT  013-000,  and  Ethernet  Shield  sensors.  The  ZMPT101B  sensor  is  used  to  measure  the  amplitude  of  AC  voltage, while the SCT 013-000 sensor is a sensor used to measure AC current. Ethernet Shield is used  to send data from the Arduino  Uno  R3  microcontroller  to  the  internet.  This  monitoring  system  can  then  be  accessed  using  the  Ubidots interface. The voltage sensor test results show an accuracy of 98.93%, current sensor testing has an accuracy rate of 95.66%,  and  electrical  power  consumption  testing  shows  an  accuracy  rate  of  97.56%.  These  electrical  power parameters can also be monitored through the Ubidiots interface using internet access.
Keywords: IoT, monitoring, ZMPT1001B, Ubidots

## I. P ENDAHULUAN
Sistem  monitoring  konsumsi  daya  listrik dirancang  untuk  memperoleh  data  yang  berkaitan dengan  pengukuran  parameter  listrik  antara  lain arus,  tegangan,  dan  daya  secara real  time . Pengukuran  parameter  daya  listrik  biasanya dilaksanakan  dengan  menggunakan  instrumentasi sederhana  dan  proses  pendataan  masih  secara manual,  sehingga  data  yang  didapat  tidak  bisa diperoleh setiap saat dan hasilnya terlalu lama untuk didapatkan.
Seiring  dengan  berkembangnya  konsep Internet of  Things (IoT),  aplikasi  Android  dapat  digunakan untuk menampilkan parameter daya listrik khususnya peralatan elektronika.
Seperti
penggunaan modem Andromax M2Y yang dimanfaatkan  sebagai  media  untuk  sistem  kontrol dan  monitoring  perangkat  listrik  berbasis  jaringan wireless [1]. Sistem serupa juga telah dibuat dengan memanfaatkan  aplikasi  IoT  pihak  ketiga  seperti Thingspeak  [2],  [3].  Pengembangan  sistem  ini juga dapat  dilakukan  dengan  mengintegrasikan  konsep Wireless  Sensor  Network (WSN),  dimana  terdapat beberapa  titik  sensor  yang  saling  terhubung  satu
sama  lain  [4].  Dari  sisi  perangkat  keras,  sistem  ini dapat  dirancang  menggunakan  sensor  tegangan, sensor  arus,  LCD,  mikrokontroler,  modul  WiFi, komputer,  dan smartphone [5].  Sistem  monitoring berbasis  IoT  juga  dapat  diterapkan  untuk  rumah pintar  ( smart home )  [6],  [7]. Sistem ini diimplementasikan menggunakan
protokol
komunikasi  seperti  WSN  dan Power  Line Communication (PLC).  Sistem  kontrol  perangkat listrik  rumah  bekerja  dengan  cara  mengirim  data dari  perangkat  yang  dikontrol  melalui  jaringan internet  pada smartphone .  Seperti  mikrokontroler NodeMCU  yang  digunakan  untuk  mengontrol kondisi  ON-OFF  peralatan  listrik  serta  dapat  juga mengirim data daya ke database server [8].
Sistem  ini  dapat  diintegrasikan  dengan  KWH meter  yang  biasanya  berfungsi  untuk  menampilkan data konsumsi daya listrik. Hasil pengukuran KWH meter  dikirimkan  ke  komputer server dengan teknologi  IoT  [9].  KWH  meter  yang  digunakan untuk sistem ini dirancang menggunakan mikrokontroler dan sensor arus. Saluran listrik yang sudah  ada  dan  terhubung  pada  setiap  rumah  tidak perlu  dilakukan  instalasi  baru.  Sistem  ini  tidak memerlukan  kabel  untuk  berkomunikasi  dengan server dan  pengguna.  Dengan  mengukur  arus  dan tegangan,  maka  dapat  dianalisis  konsumsi  energi setiap  pengguna.  Untuk  mempermudah  pembacaan hasil  pengukuran,  maka  data  ditampilkan  dalam bentuk grafik pada sebuah halaman web yang dapat diakses  oleh  semua  perangkat  yang  terhubung dengan  jaringan  internet.  Tujuan  pemanfaatan  IoT pada  sistem  ini  adalah  untuk  mempermdah perhitungan  integrasi  DER  ( Distributed  Energy Resources ), mengurangi pemborosan energi, meningkatkan efisiensi, keamanan, dan keberlanjutan sistem tenaga listrik [10].
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  dan mengimplementasikan  sistem  monitoring  daya listrik  jarak  jauh  berbasis  konsep  IoT.  Sistem  ini terdiri  dari hardware dan software yang  saling terkoneksi  sehingga  data  penggunaan  listrik  bisa diakses secara langsung. Berbeda dengan penelitian sebelumnya,  sistem  ini  dilengkapi  dengan  sistem pengaman terhadap kelebihan pemakai  daya listrik. Untuk  tampilan  monitoring  di  internet,  sistem  ini menggunakan Ubidots. Data yang ditampilkan oleh aplikasi ini berupa tabel dan grafik.

## II. M ETODE P ENELITIAN

## A. Perancangan Perangkat Keras
Sistem  monitoring  konsumsi  daya  listrik  ini memiliki komponen yang terdiri dari mikrokontroler   Arduino   Uno R3, ethernet shield ,
Sensor arus SCT 013000 Arduino Uno R3 Catu daya DC Sensor tegangan ZMPT101B Ethernet shield
Tampilan PC,HP (ubidots) Koneksi ke internet
Gambar 1. Diagram blok sistem
sensor  arus,  dan  sensor  tegangan  yang  saling terhubung untuk membaca  berapa daya listrik yang terpakai.  Untuk  menghubungkan  ke  internet, digunakan ethernet shield .  Sebagai user  interface , dirancang  sebuah  sistem  menggunakan  Ubidiots yang  dapat  menampilkan  data  secara real  time . Gambar 1 merupakan diagram blok dari perencanaan sistem yang dirancang.
Sensor  SCT  013-000  merupakan  sebuah  sensor yang dirancang khusus untuk melakukan pengukuran  parameter  arus  listrik  dengan range maksimal  sampai  30  A  dengan  nilai output dari  0- 50  mA.  Sensor  ZMPT101B  dapat  mengukur tegangan listrik yang berkisar antara 110-250 VAC dengan  fitur  sistem active transformer,  kompatibel dengan Arduino ataupun mikrokontoler AVR, serta dapat  langsung  disambungkan  dengan  sumber listrik  tegangan  220  V.  Arduino  Uno  R3  dalam rancang  bangun  alat  ini  berperan  sebagai  pemroses sinyal dari sensor dan merupakan penerjemah sinyal analog  menjadi  sinyal  digital  yang  kemudian  akan diproses  untuk  mengirimkan  data  sesuai  dengan kode program yang dirancang sebelumnya. Arduino Uno  R3  menggunakan port USB  untuk  melakukan proses  komunikasi  dengan  komputer. Ethernet shield berfungsi  untuk  menghubungkan  Arduino dengan jaringan  internet.  Perangkat  ini  berbasiskan ethernet chip Wiznet W5100.

## B. Perancangan Perangkat Lunak
Berdasarkan  dari  perancangan  dan  sistem  kerja alat, maka dibuatlah tahapan yang dapat menjelaskan  proses  perancangan  menjadi  dua bagian diantaranya proses di bagian database server dan  proses  di  aplikasi  antarmuka.  Tahap  pertama perancangan  perangkat  lunak  sistem  ini  adalah melakukan inisialisasi awal yakni dengan membuat IP address dan host . Kemudian memastikan aplikasi MySQL  dapat  terhubung  atau  tidak.  Jika  tidak terhubung,  maka  dilakukan  penghubungan  ulang. Jika  sudah  terhubung,  maka  dapat  menerima  data dan  mengirimkannya  ke database server .  Jika  data telah  terkirim  ke  database server ,  maka  dilakukan penyimpanan   data   ke   tabel   yang  tersedia  pada
User Arduino Uno R3 Send data Display Data Web server
Gambar 2. Proses pengiriman dan pengaksesan data hasil pengukuran
aplikasi antarmuka. Tahap kedua adalah melakukan inisialisasi  awal  berupa username dan password . Setelah  itu,  maka  akan  masuk  ke dashboard yang dapat menampilkan grafik hasil monitoring.
Hasil  dari  monitoring  daya  listrik  akan  dikirim ke database melalui  koneksi  internet.  Alur pengiriman  dan  pengaksesan  datanya  dapat  dilihat pada Gambar 2. Data hasil pengukuran akan dikirim dari Arduino Uno R3 ke webserver melalui koneksi internet. Kemudian pengguna ( user ) dapat mengakses  data  hasil  dari  pengukuran  melalui halaman  internet.  Pada  halaman  internet  akan ditampilkan  data  hasil  pengukuran  berupa  waktu, arus,  tegangan,  daya,  serta  grafik.  Perangkat  lunak yang dibutuhkan adalah compiler bahasa pemrograman C untuk program di Arduino Uno R3. Compiler tersebut terdapat dalam sebuah perangkat lunak  yaitu  Arduino  IDE. Library yang  digunakan dalam  Arduino  IDE  adalah emonlib library dan ethernet library .
Untuk perangkat antarmuka monitoring, digunakan  Ubidots.  Ubidots  dapat  menampilkan hasil  monitorimg  berupa  tabel  dan  grafik.  Ubidots adalah suatu media penyimpanan data yang bersifat open  source dan  dapat  memproses  data  analog  dan digital yang dikirim oleh Arduino Uno R3. Ubidots menghasilkan data statistik dan analog secara online . Ubidots  menyediakan Application  Programming
Interfaces (API) untuk membantu proses pengumpulan  data  dan  menjadikannya  sebagai informasi  [11].  Untuk  menampilkan  data  yang dikirim  ke  Ubidots,  perancangan  program  Ubidots dilakukan dengan memasukan ID variabel dan kode token yang ada pada Ubidots. ID variabel berfungsi untuk  membaca  variabel  yang  sudah  dibuat  pada Ubidots. Data yang ditampilkan dan disimpan pada penelitian  ini  hanya  selama  25  menit.  Untuk  25 menit selanjutnya sistem ini hanya bisa memonitoring tanpa menyimpan data.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Gambar 3 memperlihatkan perangkat keras hasil implementasi rancangan sistem monitoring konsumsi  daya  listrik  jarak  jauh  berbasis  IoT. Selanjutnya,  sistem  ini  diuji  untuk  mengetahui kinerjanya.

## A. Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B
Pengujian sensor tegangan ZMPT101B bertujuan  untuk  mengetahui  bagaimana  pembacaan dari  sensor  tegangan.  Data  hasil  pembacaan  sensor ini dibandingkan dengan data pengukuran Voltmeter. Tabel 1 memperlihatkan hasil pengujian sensor  ZMPT101B.  Berdasarkan  hasil  pengujian, nilai  yang  diperoleh  dari  pembacaan  sensor ZMPT1001B tidak terlalu jauh akurasinya dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  dari Voltmeter.
B. Pengujian Sensor Arus SCT 013-000
Seperti pada pengujian sensor tegangan, pengujian  sensor  arus  bertujuan  untuk  mengetahui bagaimana  pembacaan  dari  sensor  arus.  Data pembacaan  sensor  arus  ini  juga  dibandingkan dengan  data  hasil  pengukuran  Amperemeter.  Hasil pengujian  sensor  arus  SCT  013-000  diperlihatkan pada Tabel 2.
Tabel 1. Hasil pengujian sensor ZMPT101B Waktu Media pengujian Tingkat akurasi (%) Multimeter (volt) Sensor ZMPT101B (volt) 18:30 223,5 219,4 98,17 19:30 221,8 219,9 99,15 20:30 217,5 220,6 98,58 21:30 222,3 220,9 99,38 22:30 220,4 218,7 99,02 23:33 227,6 225,91 99,26 Tabel 2. Hasil pengujian sensor SCT 013-000 Waktu Media pengujian Tingkat akurasi (%) Tang Ampere (A) Sensor SCT 013-000 (A) 18:30 1,43 1,38 96,51 19:30 10,03 9,81 97,81 20:30 7,37 7,14 96,82 21:30 4,52 4,27 94,47 22:30 1,53 1,49 93,88 23:57 0,38 0,359 94,47

## C. Pengujian Ethernet Shield
Pada  pengujian  dengan ethernet  shield ,  modul dihubungkan  di  atas  papan  Arduino  Uno  R3. Selanjutnya  pada  Arduino  IDE,  dimasukkan program examples dari library  ethernet .  Alamat  IP komputer  dengan ethernet  shield harus  disesuaikan agar  satu  jaringan.  Jika  Arduino  bekerja  dengan baik,  maka  pada  serial  monitor  Arduino  IDE  akan tertampil connected .  Pengujian ethernet  shield bertujuan  untuk  mengetahui  apakah ethernet  shield dapat  terhubung  dengan  internet  dengan  baik  atau tidak. Jika internet terhubung  maka lampunya akan hidup dan alamat IP akan terbaca.

## D. Pengujian Tampilan Ubidots
Pengujian  antarmuka  Ubidots  dilakukan  untuk mengetahui  data  tegangan  tegangan  dan  arus  yang ditampilkan.  Adapun  hasil  tampilan  perangkat antarmuka  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  5  untuk tegangan dan Gambar 6 untuk arus. Kedua data ini ditampilkan  dalam  bentuk  tabel  dan  grafik.  Untuk
nilai  arus  yang  ditampilkan  pada  Ubidots, digunakan  nilai  efektif  atau  RMS  ( root  mean square ),  sehingga  bentuk  sinyal  arus  yang ditampilkan tidak seperti sinyal sinusoidal.
Pengujian selanjutnya dilakukan untuk mengetahui  apakah  antarmuka  Ubidots  ini  dapat menampilkan  data  daya  sesuai  dengan  sebenarnya. Beban  yang  digunakan  pada  pengujian  ini  adalah setrika  dengan  daya  sebesar  350  W.  Dari  hasil pengujian diperoleh bahwa tabel tegangan dan arus yang  ditampilkan  pada  Ubidots  masing-masing menghasilkan  nilai  sebesar  225,45  V  dan  1,59  A. Dengan demikian, konsumsi daya yang ditampilkan pada  Ubidots  sebesar  351,95  W.  Adapun  hasil pengujian  untuk  beberapa  beban  lainnya  dapat dilihat  pada  Tabel  3.  Berdasarkan  hasil  pengujian, sistem  monitoring  sistem  konsumsi  daya  listrik  ini menghasilkan  tingkat  akurasi  dengan  nilai  rata-rata sebesar 97,56%.
Tabel  4  memperlihatkan  monitoring  secara real time dengan beban berupa setrika 350 W pada pukul 23.29  WIB.  Data  yang  ditampilkan  pada  Ubidots berupa nilai tegangan, arus, dan daya listrik. Waktu yang diperlukan untuk menampilkan besaran listrik sekitar 2 detik.

## Tabel 3. Pengujian daya hasil rancangan dengan berbagai daya beban
Daya beban (Watt) Daya tampilan ubidots (Watt) Tingkat akurasi (%) 300 305,97 98,04 350 351,95 99,45 650 650.12 99,98 1000 1077,22 92,83 Tabel 4. Monitoring secara real time Waktu Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) 23:29:15 223,36 1,58 351,95 23:29:14 223,59 1,59 354,39 23:29:12 224,29 1,54 344,89 23:29:10 225,45 1,58 353,65 23:29:07 225,45 1,59 354,95
Gambar 5. Tampilan antarmuka Ubidots untuk sensor tegangan (volt vs. waktu)
Gambar 6. Tampilan antarmuka Ubidots untuk sensor arus (ampere vs. waktu)

## IV. K ESIMPULAN
Sistem  monitoring  konsumsi  daya  listrik  jarak jauh  berbasis  IoT  telah  berhasil  dirancang  dan diimplementasikan.  Sistem  ini  dirancang  untuk memantau  konsumsi  daya  listrik  secara real  time pada  antarmuka  Ubidots.  Sistem  ini  menghasilkan tingkat akurasi rata-rata sebesar 97,56% yang dapat menampilkan  data  dalam  bentuk  grafik  dan  tabel. Data  sensor  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  nilai  efektif  tertinggi  sehingga  tidak  dapat menampilkan  bentuk  sinyal  sinusoidal.      Data pengukuran  sistem  ditampilkan  pada  perangkat antarmuka  setiap  2  detik.  Penelitian  selanjutnya diperlukan  untuk  pengembangan  sistem  ini  seperti optimalisasi  pengambilan  data  sensor  sehingga menghasilkan  sinyal  tegangan  dan  arus  yang sinusoidal.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada Politeknik  Negeri  Bengkalis  atas  bantuan  dan dukungannya sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik.

## R EFERENSI
[1] T. D. Hendrawati, Y. D. Wicaksono, and E. Andika, “Internet  of  Thingns:  Sistem  Kontrol-Monitoring Daya  Perangkat  Elektronika,” JTERA  (Jurnal Teknologi Rekayasa) , vol. 3 no. 2, 2018.
[2] I.  S.  Hudan  and  T.  Rijanto,  “Rancang  Bangun Sistem  Monitoring  Daya  Listrik  Pada  Kamar  Kos Berbasis  Internet  of  Things  (IoT),” Jurnal  Teknik Elektro , vol. 8 no. 1,  2019.
[3] D.  Handarly  and  J.  Lianda,  “Sistem  Monitoring Daya  Listrik  Berbasis  IoT  (Internet  of  Things),” JEECAE  (Journal  of  Electronic  Control  and Automatic Engineering) , vol. 3 no. 2, 2018.
[4] I. G. P. M. E. Putra, I. A. D. Giriantari, and L. Jasa, “Monitoring  Menggunakan  Daya  Listrik  Sebagai Implementasi  Internet  of  Thing  Berbasis  Wireless Sensor Network”, Teknologi Elektro , vol. 16 no. 3, 2017.
[5] R.  Bharathi,  M.  E.  Madhushee,  and  P.  Kumari, “Power  Comsumption  Monitoring  System  Using IoT,” International Journal of Computer Application , vol. 173 no. 5, 2017.
[6] D.  Mocrii,  Y.  Chen,  and  P.  Musilek,  “Iot-Based Smart  Homes:  A  Rivew  of  System  Architecture, Sofware,  Commication,  Privacy  and  Security,” Internet of Things , vol. 1 no. 2, 2018.
[7] F.  Alfaris,  A.  Juaidi,  and  F.  Manzano,  “Intelligent Homes'  Technologies  to  Optimeze  the  Energy Performance  for  The  Net  Zero  Energy  Home,” Energy and Buildings , vol. 153, 2017.
[8] R. Fernando, I. G. P. D. Wibawa, and C. Ekaputri, “Sistem Kendali dan Monitoring Penggunaan Daya Listrik Pada Perangkat Listrik Rumah Berbasis IoT,” E-Proceeding of Engineering , vol. 5 no. 3, 2018.
[9] D.  Despa,  M.  Meizano,  and  A.  Surinanto, “Monitoring dan Manajemen Energi Listrik Gedung Laboratorium  Berbasis  Internet  of  Things  (IoT),” Seminar Nasional Teknik Elektro , 2018.
[10] G.  Bedi,  G.  K.  Venayagamoorthy,  R.  Singh,  R.  R. Brooks,  and  K.  C.  Wang,  “Review  of  Internet  of Things  (IoT)  in  Electric  Power  and  Energy Systems,” Internet  of  Things  Journal ,  vol.  5  no.  2, 2018.
[11] S.  Sigit  and  F.  Setiawan,  “Alat  Monitoring Tranformator  Menggunakan  Metode  Tracking Berbasis  Arduino  Pata  PT.  PLN,” Jurnal  CERITA , vol. 4 no. 2, 2018.